驱动轮直流电机选择计算Word下载.doc
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最大加速度
3.1.1电动机的选择
1. 驱动力与转矩关系
AGV在地面行驶时，轮子与地面接触，AGV克服摩擦力向前行驶，电机输出转矩为小车提供驱动力。
而经减速机减速后得到输出转矩输出至驱动轮，输出转矩为：
式中 ——减速机减速比；
——电机输出转矩；
——输出转矩；
——电机轴经减速机到驱动轮的效率。
驱动轮在电机驱动下在地面转动，此时相对于地将形成一个圆周力，而地面对驱动轮也将产生一个等值、反向的力，该力即为驱动轮的驱动力[29]。
驱动力为：
式中 ——驱动轮的驱动半径。
由于驱动轮一般刚性较好，视其自由半径、静力半径、滚动半径三者相同，均为。
2. 驱动力与阻力计算
小车在行驶过程中要克服各种阻碍力，这些力包括：
滚动阻力、空气阻力、坡度阻力、加速度阻力。
这些阻力均由驱动力来克服，因此：
（1）滚动阻力
滚动阻力在AGV行驶过程中，主要由车轮轴承阻力以及车轮与道路的滚动摩擦阻力所组成，大小为：
式中 ——车轮与轴承间阻力；
——车轮与道路的滚动摩擦阻力。
其中，车轮轴承阻力为：
式中 P——车轮与地面间的压力，AGV设计中，小车自重m为100kg，最大载重量为200kg，因此最大整车重量为300kg，一般情况下，AGV前行过程中，有三轮同时着地，满足三点决定一平面的规则，各轮的压力为P=1000N[30]；
d——车轮轴直径，驱动轮在本次设计中选择8寸的工业车轮，即d=48mm；
D——车轮直径，查文献[40]可知，驱动轮在本次设计中选择8寸的工业车轮，即D=200mm；
μ——车轮轴承摩擦因数，良好的沥青或混凝土路面摩擦阻力系数为0.010—0.018，μ=0.015。
车轮与道路的滚动摩擦阻力为：
式中 Q——车轮承受载荷，Q=1000N；
——路面摩擦阻力系数，=0.015。
则：
（2）空气阻力：
空气阻力是AGV行驶过程当中，车身与空气间形成了相对运动而产生于车身上的阻力，该阻力主要由法向力以及侧向力两部分组成。
空气阻力与AGV沿行驶方向的投影面积以及车身与空气的相对运动速度有关，但由于AGV工作于室内，基本工作环境中无风，且速度不快，同时AGV前后方的投影面积均不大，因此认为空气阻力[31]。
（3）坡度阻力：
AGV所实际行驶的路面并非理想化绝对平整，而是存在一定的坡度[32]，当AGV行驶到该坡度处时，重力将产生一个沿着坡度方向的阻力，这个阻力就被称之为坡度阻力，表达式为：
式中 G——AGV满载总重量；
——最大坡度。
在GB/T20721-2006“自动导引小车国标”中表示：
路面坡度（H/L）定义为在100mm以上的长度范围内，路线水平高度差与长度的最大比值，路面坡度的最大比值需要小于0.05（含0.05），对于AGV精确定位的停车点，路面坡度需要小于0.01（含0.01）[33]。
取坡度：
因此：
（4）加速度阻力：
小车加速时，需克服总体质量产生的惯性力，这个惯性力即为加速度阻力。
质量可分为平移质量和转动惯量，前者将产生惯性力，后者将产生惯性力矩[34]。
一般情况下，将转动惯量换算成平移质量后再带入计算，加速度阻力计算式为：
式中 ——旋转惯量换算系数；
m——满载总质量。
的值应该根据试验旋转部件的转动惯量（包含主动轮与从动轮）后进行计算。
但在一般满载情况下，查文献[40]可取=1.04，根据设计要求。
因此，加速度阻力为：
总驱动力为：
3. 确定电机功率与转矩
（1） 估算电机功率
电机驱动功率的计算公式为：
式中 n——驱动电机的数量，本次设计中小车为差速驱动方式，可知n=2；
——电机到驱动轮的总效率，以电机输出轴到驱动轮的总效率为0.85，即。
（2）估算电机转矩
差速驱动，AGV拥有两台电机用于驱动。
因此，每台电机转矩的计算公式为：
，，将相关参数带入上式得。
4.驱动电机的选型
根据上一节的计算，我们得知，电机估算参数为：
电机功率
电机转矩
减速机减速比
因此折算电机的最高转速
式中 ——小车的最高行驶速度，；
——车轮直径，。
根据上述，选择弗朗克电子的永磁无刷直流减速电机，型号为FBL-92H25301RS，其技术参数如表3-2所示。
该减速电机体积小、重量轻、力量大，无极调速，过载能力强，并且免维护。
表3-2 FBL-92H25301RS永磁无刷直流减速电机参数
额定电压
额定功率
额定转速
额定转矩
最大转矩
额定电流
减速比
VDC
W
r/min
Nm
A
24
250
3000
0.80
1.59
13.02
30
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